狹義相對論（Special Relativity）(特殊相對論)

讓我先講一講牛頓時空觀及狹義相對論的背景

牛頓時空觀認為宇宙有一個絕對時間，這時間對於任何觀察者都是一樣的一秒秒流過，所以物件的速度可以直接再加。例如，一列火車以速度 160 km/hr 向前行駛，一輛車以 100 km/hr 沿反方向行駛，那麼相對於車子，火車的速度是 160 + 100 = 260 km/hr。根據這觀念，速度是沒有限制。

但是在十九世紀，有很多科學家努力量度光在不同的方向及在不同的觀察系的速度，但是他們得出一個很驚人的結果，就是光在真空中，無論怎樣量度，就算觀察系是以高速移動，其速度都是一 樣，這明顯不符合牛頓理論，很多科學家嘗試解釋，但都得不到理想的結論。直王愛因斯坦以光速不變為基本公理(postulate)，創作了相對論，完全改變了科學家對 時空的觀念。所以光速不變並不是相對論的結果，而是相對論的基石，整個相對論都是建基於光速不變公理及相對性公理這兩個假設上。最初科學家對這新的理論持 懷疑的態度，但是實驗結果卻不斷證明相對論的正確性。

在狹義相對論中，光速不變並不是光這物理現象的特性，而是時空的特性，時空不容許無限大的速度，只容許一個最大速度，而這速度對於任何觀察者都是一樣，這速度便是光的速度 c。

所以，當狹義相對論所容許的時空最大速度 c 設為無限大，就會變回牛頓時空了。

讓我再用以上火車速度的例子說明：
根據牛頓，火車相對於車子的速度 w' = 火車的速度 w + 車子的速度 v
w' = w + v

但是根據狹義相對論，
w' = (w + v) / (1 + wv/c²)

所以，如果 c 是無限大，w' = (w + v) / (1 + wv/c²) = (w + v)
剛好就是牛頓理論的結果。